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Themen für Abschlussarbeiten sind in der Regel im Umfeld der aktuellen Forschungsaktivitäten der Abteilung angesiedelt, im Umfeld verteilter Speichersysteme (BigData/Graph-Verarbeitung in Cluster-/Cloud-Umgebungen). Auch eigene Themenvorschläge können berücksichtigt werden, sofern sie thematisch zum Abteilungsprofil passen. Eine Liste möglicher Themen findet sich am Ende der Seite.


Info

Wenn Sie sich bezüglich eines möglichen Themas informieren möchten oder einen eigenen Themenvorschlag haben, sprechen Sie uns an!





Aktuelle Abschlussarbeitsthemen


Wir vergeben i.d.R. Themen nach Absprache. In einem ersten Gespräch versuchen wir eine Themenrichtung zu finden, zu der Sie dann Informationsmaterial erhalten und in einem zweiten Gespräch wird dann ein Thema in dieser Richtung gesucht. 

Wichtig, es muss ein Bezug zu Betriebssystemen und/oder (moderner) Hardware vorhanden sein. Reine Webanwendungen suchen wir nicht. 

Nachstehend sind ebenfalls mögliche Themen.

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titleJava Direct Flight

Status
colourRed
titleProjekt

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titleConcurrent Data Structures - Java vs. TBB
Status
colourGreen
titleBachelor
Panel
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titleBeschreibung
  • Mehrkernprozessoren und Multithreading sind heute weit verbreitet
  • In diesem Zusammenhang sind synchronisierte Datenstrukturen (z.B. Hashmaps) wichtig, insbesondere eine effiziente Synchronisierung, sodass die Zugriffe bzgl. der Thread-Anzahl skalierbar sind
  • In Java gibt es hierzu die Concurrent Collections
  • Für C/C++ gibt es beispielsweise die TBB-Bibliothek (TBB = Threading Building Blocks), welche unter anderem hierzu Containers anbietet
  • Ziel dieser Bachelorarbeit ist es die Datenstrukturen von Java und TBB experimentell mit eigenen Mikrobenchmarks zu evaluieruen und zu vergleichen
Panel
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titleReferenzen
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titleRDMA und NVRAM für Java
Status
colourBlue
titleMaster
StatuscolourRedtitlePROJEKT

Panel
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titleBeschreibung
  • Infinileap wird an der HHU entwickelt und erlaubt Java-Anwendungen auf Daten in einem entfernten Speicher über InfiniBand RDMA zuzugreifen.
  • EasyNVJ (Easy Non-Volatile Java) ist eine Bibliothek, ebenfalls an der HHU entwickelt, welche einen strukturierten Zugriff auf Daten, außerhalb des Java-Heaps, ermöglicht, in Hinblick auf NVRAM, also persistente Daten. Hierfür verwendet EasyNVJ Byte-Code Instrumentierung.

  • In dieser Projekt-/Masterarbeit sollen die beiden Konzepte miteinander verknüpft und erweitert werden
  • Entsprechende Hardware (RDMA + NVRAM) steht auf dem Cluster der Arbeitsgruppe zur Verfügung
Panel
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titleReferenzen
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titleDistributed Plasma Store
Status
colourBlue
titleMaster
StatuscolourRedtitlePROJEKT
Panel
borderStyledashed
titleBeschreibung
  • In dieser Masterarbeit soll der Apache Plasma Speicher erweitert werden, sodass Daten per RDMA verteilt zugänglich gemacht werden
  • Für RDMA soll Open UCX verwendet werden
  • Für die Metadaten-Verwaltung soll ein verteilter Key-Value-Store verwendet werden, beispielsweise Redis oder Aerospike
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titleIntegration of RocksDB into the Distributed Message Broker KerA

Project JDFlight (Java Direct Flight) aims at providing ultra-fast networking for Java-based big-data applica?ons, which rely on Apache Arrow [1], a unified columnar inmemory data format. This shall be achieved by implementing a transport compatible with Apache Flight, based on UCX, providing Remote Direct Memory Access (RDMA) to Apache Arrow buffers using project Panama.

Status
colourBlue
titleMASTER
StatuscolourRedtitlePROJEKT 
Panel
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titleBeschreibung

KerA is a distributed message broker inspired by Apache Kafka developed by INRIA (Rennes) and University of Luxembourg. KerA focuses on load balancing, fault tolerance and fast networking using InfiniBand. Its implementation builds upon the RAMCloud system. KerA itself does not provide stream analytics but can be integrated with different stream processing system, e.g. Apache Flink. So far the integration is done using Apache Plasma allowing data exchange using shared memory between a KerA process and a Flink instance running on the same machine.

The main objective of this thesis is to replace the current log-structured memory implementation in KerA by RocksDB. The latter can already been used for storing state in Apache Flink which will allow direct data exchange between KerA and Flink through RocksDB avoiding copying data from and to shared space managed by Apache Plasma.

Panel
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titleReferenzen
Overview of RocksDB and FASTER,
wwwyoutube.com/watch?v=xWNbbkQMtfI KerA architecture (especially chapter 6),
telarchives-ouvertesfrtel-01972280file/thesis.pdf
  • Example thesis, integrating FASTER in streaming system
    https://www.research-collection.ethz.ch/handle/20.500.11850/362324RocksDB overview,

  • RocksDB overview, https://github.com/facebook/rocksdb/wiki/RocksDB-Overview
  • Paper about RocksDB write operations, https://research.fb.com/wp-content/uploads/2017/01/rocksdb.pdf
  • Using RocksDB in Apache Flink, https://flink.apache.org/2021/01/18/rocksdb.html
  • Panel
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    titlePrerequisites
    • Willingness to study source code of large systems

    • Basic knowledge in C++ programming

    • Working in an international cooperation
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    titleBenchmark for evaluating UCX Buffer Management
    StatuscolourGreentitleBachelor 
    Panel
    borderStyledashed
    titleBeschreibung
    • OpenUCX bietet verschiedene Parameter für das Buffer-Management
    • Im Rahmen dieser Arbeit soll UCX und insbesondere das Buffer-Management beschrieben werden
    • Darauf aufbauend sollen Mikrobenchmarks geschrieben werden, um optimale Konfigurationen für verschiedene Workloads experimentell zu bestimmen
    Panel
    borderStyledashed
    titleReferenzen
    Erweitern
    titlehhuOS in RUST
    Status
    colourBlue
    titleMASTER
    StatuscolourRedtitlePROJEKT 
    Panel
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    titleBeschreibung
    • RUST bietet eine Reihe von Vorteilen für die Systementwicklung, insbesondere Typsicherheit
    • Im Rahmen dieser Arbeit soll das hhuOS aus dem Modul "Betriebssystem-Entwicklung" in RUST umgeschrieben werden
    • Weitere Infos auf Anfrage.
    Panel
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    titleReferenzen
    Rust, rust-lang.org
  • Writing an OS in RUST https://os.phil-opp.com
  • The Case for Writing a Kernel in Rust, https://sing.stanford.edu/site/publications/levy17-rust.pdf 
  • Materialien zu hhuOS aus dem Modul "BS-Entwicklung" https://coconucos.cs.uni-duesseldorf.de/lehre/ss_20/bse/
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    titleOpenSHMEM on OpenUCX
    StatuscolourGreentitleBachelor
    Panel
    borderStyledashed
    titleBeschreibung
    • OpenSHMEM ist eine Schnittstellendefinition für das PGAS-Modell (PGAS = Partioned Global Address Space) was im Prinzip ein Distributed Shared Memory (DSM) für verteilte und parallel Programme ist.
    • Beim PGAS-Modell wird i.d.R. nicht die gesamte Speicher gemeinsam genutzt, sondern nur punktuell Variablen oder Datenstrukturen
    • Da es sich um eine Schnittstellendefinition handelt gibt es verschiedene Implementierungen. In dieser Arbeit ist OSSS-UCX von Interesse, eine freie Implementierung von OpenSHMEM auf Basis von OpenUCX
    • Open UCX ist ein Kommunikationsframework (geschrieben in C), welches transparent verschiedene Netzwerktechologien unterstützt u.a. auch InfiniBand
    • Ziel dieser Bachelorarbeit ist es OSSS-UCX zu beschreiben, Mikro-Benchmarks zu schreiben und diese auf dem Cluster der Arbeitsgruppe mit InfiniBand-Hardware zu evaluieren
    Panel
    borderStyledashed
    titleReferenzen
  • SHMEM tutorial: http://www.archer.ac.uk/training/course-material/2015/05/pgas_bristol/
  • Spezifikation (Juni 2020): http://www.openshmem.org/site/sites/default/site_files/OpenSHMEM-1.5.pdf
  • OpenUCX, https://www.openucx.org/